光電檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)匯總

1、名師整理 優(yōu)秀資源基本常識(shí):電流靈敏度輸出信號(hào)光電流輸入光功率考試高分筆記光通量二受光面積父光照度=AE 光通量-lm；照度-lx;亮度-sb;光強(qiáng)-cd光敏電阻-正偏，光電二極管-反偏，光電池-沒(méi)有外加偏置(這里偏置可以理解為器件之外有沒(méi)有添加電源，)重點(diǎn)簡(jiǎn)錄：1、P33量子效率，6量子效率=每秒產(chǎn)生的光電子數(shù)每秒入射波長(zhǎng)為，的光子數(shù)I/eP/hv2、P52(5),由禁帶寬度Eg計(jì)算長(zhǎng)波限入c , hchv = E , =入=g入Eg長(zhǎng)波限理論值小于實(shí)際值原因：1在實(shí)際中短波更易被吸收。2隨溫度的升高而向短波方向移動(dòng)3、P52(6),光敏電阻，10光電導(dǎo)靈敏度Sg =Gg EG=Gp+Gd

2、(亮電導(dǎo)=光電導(dǎo)+暗電導(dǎo))4、 P75,光電二極管，10G0U0=GU0 + Se max=(U b-U )Gl)(產(chǎn)生的總電流=暗電流+光電流)5、P89,放大彳音數(shù),1012陽(yáng)極電流 IpA 二二陰極電流 IkA =虱n詳盡考點(diǎn)：Chapter 2電致發(fā)光即場(chǎng)致發(fā)光，顧名思義，它是固體發(fā)光材料在電場(chǎng)激發(fā)下發(fā)光的一種現(xiàn)象，是將電能 直接轉(zhuǎn)化為光能的過(guò)程。具體過(guò)程：物質(zhì)中的原子受到電子轟擊，使原子中的電子獲得動(dòng)能，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)；當(dāng)它由受激狀態(tài)回復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，就會(huì)發(fā)出輻射。知輻射通量求光通量：光通量=視見(jiàn)函數(shù)*輻射通量*Km （Km為光視效能，Km=683 lm/W）例題：光譜光視效率

3、 V（505nm）=0.40730 ,波長(zhǎng)為505nm、1mW的輻射光，其光通量為 0.2782 lm （計(jì)算式：0.40730 x 683 lm/W x 1 mW）LED發(fā)光機(jī)理P22 （就是電致發(fā)光）當(dāng)給發(fā)光二極管的 PN結(jié)加正向電壓時(shí)，外加電場(chǎng)將削弱內(nèi)建電場(chǎng)，使空間電荷區(qū)變窄，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)。由于電子遷移率總是遠(yuǎn)大于空穴的遷移率，因此電子由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)是載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的主體。當(dāng)導(dǎo)帶中的電子與價(jià)帶中的空穴復(fù)合時(shí)，電子由高能級(jí)躍遷到低能級(jí)；電子將多余的能量以發(fā)射光子的形式 釋放出來(lái)，產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象。外光電效應(yīng)：在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。向

4、外發(fā)射的電 子叫做光電子?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等內(nèi)光電效應(yīng)：實(shí)際影響的是電壓或電導(dǎo)，如光電池，光電二極管Chapter 3P33量子效率，6量子效率n _ _每秒產(chǎn)生的光電子數(shù)每秒入射波長(zhǎng)為上的光子數(shù) P/hvI /e一單位時(shí)間內(nèi)被光子激勵(lì)的光電子數(shù)（電流I是單位時(shí)間的電荷量）P/hv一單位時(shí)間內(nèi)入射到探測(cè)器表面的光子數(shù)（功率p是單位時(shí)間的能量）Ihv 一I = （ e/ hv）P = ： P Pea光電轉(zhuǎn)換因子，a=e/hv上式即為光電轉(zhuǎn)換定律。噪聲等效功率 NEP （Noise Equal Power）：當(dāng)輸出信號(hào)電流跟噪聲一樣大時(shí)對(duì)應(yīng)的入射光功率。NEP總是越小越

5、好（你可以這么想，噪聲是越小越好的，所以噪聲等效功率也一樣。）。P PNEP = 一P一 = （S 表小 Signal（信號(hào)），N 表小 Noise（噪聲）Us/UnIs/In光電導(dǎo)效應(yīng)：入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象。當(dāng)光子能量大于禁帶寬度（也因此有了長(zhǎng)波限這個(gè)概念）,也就是電子有足夠的錢過(guò)河 （禁帶），價(jià)帶中的電子跨過(guò)護(hù)城河 （禁帶）到了導(dǎo)帶，留下老婆（空穴），然后老婆空 虛寂寞冷，離婚率（電導(dǎo)率）就增加了。（這個(gè)是某總打的比喻）由禁帶寬度Eg計(jì)算長(zhǎng)波限入c hch V = Eg ,V= A=g入EgP52（6）,光敏電阻，10光電導(dǎo)靈敏度 Sg =，（G為光電導(dǎo)，E為光照度，同樣 E、

6、P可互換）亮電導(dǎo)=光電導(dǎo)+暗電導(dǎo)，即G=Gp +Gd（可以這么記，月球本來(lái)是暗的，受到光照后就變亮了，成為了月亮。p即photo（光），d即dim（暗），注意這是正偏的情況。）Chapter 4P75,光電二極管，10. L 產(chǎn)tgGth知識(shí)點(diǎn)： G0U0 =GU+Se max =(Ub-U)GL/Iq / N 匚 _ Mg u）（產(chǎn)生的總電流=暗電流+光電流。試從幾何意義上理解Uo 轉(zhuǎn)折電壓Go 初始電導(dǎo)G 結(jié)間漏電導(dǎo)（暗電導(dǎo)）Se -光電靈敏度Gl 一負(fù)載電導(dǎo)Ub-偏置電壓（就是那個(gè)兩杠電池符號(hào)。也就是外加電壓?？梢宰尮怆姸O管工作在反向偏置狀態(tài)）max最大光通量（光通量，光功率P,光照度

7、E在這個(gè)問(wèn)題上是等價(jià)的，題目給什么條件， 就用什么來(lái)代入。）用途：當(dāng)其他條件已知，上式可用于計(jì)算初始電導(dǎo)Go或轉(zhuǎn)折電壓Uo。也可以求解負(fù)載電導(dǎo)Gl與 Rl.（Rl=1/Gl）。1 .當(dāng)光通量改變時(shí)，只要將上式中的 U0改為AU,max改為Amax即：G0AU GAU +&=（Ub-AU）GL （可用于計(jì)算電壓改變量和電流改變量AU,不要告訴我說(shuō)你不知道A I=GlA U）2 .最大線性輸出負(fù)載線：過(guò)偏置電壓和轉(zhuǎn)折點(diǎn)M所做直線在第一象限的部分。也就是傾斜方向明顯跟其他線段不一樣的那根。3 .比+ 26 mV x In 匕補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：一般下標(biāo)l表示Load（負(fù)載），下標(biāo)b表示bias（偏置，線偏振

8、的偏也是這個(gè) bias）光電池Uoc, I sc! ! !Chapter 5負(fù)電子親和勢(shì)：電子處于隨時(shí)可以脫離的狀態(tài)，用電子親和勢(shì)為負(fù)值的材料制作的光電陰極，由光子激發(fā)出的電子只要能擴(kuò)散到表面就能逸出，因此靈敏度極高。（電子親和勢(shì)指的是半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部到真空能級(jí)間的能量值，它表征材料在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子逸出材料的難易程度。電子親和勢(shì)越小，就越容易逸出。）P89,放大彳數(shù)，1012知識(shí)點(diǎn)：A陽(yáng)極電流IPA = 二 P 一陰極電流一屋（記憶技巧：PK,去P的是陽(yáng)極，被 K的是陰極，跟SM是一回事） A =電（H）n 0電子光學(xué)系統(tǒng)收集率 一倍增級(jí)收集率b 二次電子發(fā)射系數(shù)Chapter 6電荷耦合

9、器件分為表面溝道CCD（SCCD）和體溝道或埋溝道器件（BCCD）。（多容易記，S與B的組合，S表Surface（表面），B 表 Bury（埋）在CCD器件中，設(shè)原有的信號(hào)電荷量為Qo,轉(zhuǎn)移到下一個(gè)電極的信號(hào)電荷量為Qi,沒(méi)有被轉(zhuǎn)移的電荷量為Q=Q 0+Q1電荷轉(zhuǎn)移效率 刀=Q0父100%QiQ電何轉(zhuǎn)移損失率e = 父100%=1-刀Qo胖零：即使是零信號(hào)，勢(shì)阱中也有一定量的電荷，從而減少損耗，提高轉(zhuǎn)移效率。Chapter 7直接檢測(cè)（非相干檢測(cè)的一種）與相干檢測(cè)的區(qū)別:非相干光檢測(cè)（如直接檢測(cè)）相干光檢測(cè)光源非相干或相干光源相干光源原理利用光強(qiáng)度攜帶信息，將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信 號(hào)，解調(diào)電路檢出

10、信息。利用光的振幅、頻率、相位攜帶信息，檢測(cè) 時(shí)需要用光波相干原理。調(diào)制方法光強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制光振幅調(diào)制、相位調(diào)制，頻率調(diào)制特點(diǎn)直接檢測(cè)是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法測(cè)量精度（靈敏度）更局，作用距離更遠(yuǎn)直接檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性：光檢測(cè)器的平方律 特性：光電流正比于光電場(chǎng)振幅的平方，電輸出功率正比于入射光功率的平方。莫爾條紋：結(jié)構(gòu)示意圖1 .照明燈聚光鏡3.主光枷尺4.指示光楣5 光電器件簡(jiǎn)要說(shuō)明：當(dāng)主光柵尺隨著被測(cè)物體移動(dòng)，兩個(gè)光柵產(chǎn)生變化的莫爾條紋，光電器件接收到的光強(qiáng)就會(huì)周期 性變化。利用 x = TN測(cè)得波數(shù)值N即可定量計(jì)算出位移值x（T為光柵的柵距，波數(shù)是指變化的周期的個(gè)數(shù)）。例如這樣波數(shù)值N就

11、是2.P142,相位測(cè)量,6例：現(xiàn)在測(cè)量某一段長(zhǎng)度為386.57m的距離，相位的測(cè)量精度為 0.1%,請(qǐng)分析現(xiàn)在需要選用何種測(cè)尺，每種測(cè)尺的長(zhǎng)度為？其頻率分別為？答：測(cè)尺長(zhǎng)度為：10m和1000m o用f=c/L就能計(jì)算出頻率。分析：國(guó)標(biāo)就兩把尺子，10m和1000m的，你記住就行了。如果你還想進(jìn)一步了解 那我再繼續(xù)講，這是測(cè) 繪學(xué)的知識(shí)。你拿出一把長(zhǎng)度固定的尺子，用它去測(cè)一段距離，如果這段距離比你的尺子小，那么你的尺子 就可以測(cè)量它。如果距離比尺子大，我就得用這把尺子測(cè)量好幾次。相位測(cè)量也是一樣，但是相位測(cè)量?jī)x器很笨，它無(wú)法知道這段距離自己用尺子測(cè)量了幾次，它只能讀取最后一段的長(zhǎng)度，比如我的

12、尺子長(zhǎng)度是 10m,我得到的數(shù)就只能是 0-10m之間的一個(gè)數(shù)，我用它測(cè)21m,就只能得到讀數(shù) 1m。如果我的尺子精度很高，那么我只要用一把長(zhǎng)度很大的尺子去量，總是可以量出距離?，F(xiàn)在我用1000m的大尺子只能量出這段距離大概是386m。所以我又用一把 10m尺去量。10m尺的測(cè)量精度0.1%,那么10m*0.1%=1cm ,也就是說(shuō)可以精 確到一厘米，用它測(cè)386.57m的距離可以獲得數(shù)據(jù) 6.57m ,結(jié)合386m和6.57m就能知道長(zhǎng)度原來(lái)是 386.57m。P156, PSD 應(yīng)用，6用PSD測(cè)量?jī)善矫娴南鄬?duì)平行度:r Ay o圖6兩平面相對(duì)平行度測(cè)罩示競(jìng)利用6所示裝置可對(duì)的平面的相對(duì)平行度進(jìn)行測(cè)量，其中激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)半反射鏡M】 后分成兩部分.其中一個(gè)光束依次經(jīng)過(guò)半反射鏡 Ml .全反射鏡M3和平面、1